周守為,李清平, 朱海山,張厚和,付強(qiáng)，張理

(1.中國海洋石油總公司，北京 100010；2.中海油研究總院，北京 100027)

海洋能源勘探開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

周守為1,李清平2, 朱海山2,張厚和2,付強(qiáng)1，張理2

(1.中國海洋石油總公司，北京 100010；2.中海油研究總院，北京 100027)

本文簡要梳理了世界深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)與深水工程重大裝備的發(fā)展歷程，以及世界各大海域億噸級大型深水油氣田的開發(fā)概況?；仡櫫宋覈Ｑ笫吞貏e是1982年中國海洋石油總公司成立后至今約34年的飛速發(fā)展進(jìn)程，明確了現(xiàn)階段我國已具備300 m水深以淺的海洋石油勘探開發(fā)技術(shù)體系和裝備能力，達(dá)到5×107t年產(chǎn)能，初步建成以海洋石油981半潛式鉆井平臺為核心的深水重大工程裝備，同時我國南海第一個深水氣田荔灣3–1氣田（水深1 480 m）成功投產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，闡述了我國海洋能源開發(fā)面臨著“南臺北冰”惡劣的自然條件、高粘、易凝、高含CO2復(fù)雜油氣藏特性、深水陸坡、遠(yuǎn)距離控制等巨大挑戰(zhàn)，指出我國海洋能源工程的戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略重點(diǎn)。

海洋油氣；海洋工程；海洋裝備；深水油氣田開發(fā)

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.02.003

一、我國海洋能源工程的戰(zhàn)略需求

占地球表面約70 %的海洋是人類賴以生存的資源寶庫[1]，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源、天然氣水合物和海洋能資源，將成為21世紀(jì)人類未來重要的能源基地和戰(zhàn)略空間。海洋能源在維護(hù)海洋權(quán)益和保障國家能源安全、緩解資源和環(huán)境的制約瓶頸、拓展國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展空間、建設(shè)海上絲綢之路等方面具有非常深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義和重大的現(xiàn)實(shí)意義。

（一）開發(fā)利用海洋能源是保障國家能源安全的重要戰(zhàn)略

海洋能源開發(fā)利用既是保障國家能源安全的重要舉措，又充分體現(xiàn)了一個國家的可持續(xù)發(fā)展能力和綜合國力。對我國這樣一個處于高速發(fā)展的國家而言，海洋能源是我國能源領(lǐng)域的重要發(fā)展空間和戰(zhàn)略性資源寶庫，大力發(fā)展海洋能源工程技術(shù)與裝備對于維護(hù)我國海洋主權(quán)與權(quán)益、可持續(xù)利用海洋能源，擴(kuò)展生存和發(fā)展空間，具有重大深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，使能源供需矛盾日益突出。我國油、氣可采資源量僅占全世界的3.6 %、2.7 %[1]。1993年，我國首次成為石油凈進(jìn)口國，2009年我國原油進(jìn)口依存度首次突破國際公認(rèn)的50 %警戒線。2011年，我國超過美國成為第一大石油進(jìn)口國和消費(fèi)國，當(dāng)年，官方公布的數(shù)據(jù)顯示我國原油對外依存度達(dá)55.2 %，首次超越美國的53.5 %，2015年我國原油凈進(jìn)口量為3.28×108t，對外依存度達(dá)到60.6 %[2]。根據(jù)中國工程院《中國可持續(xù)發(fā)展油氣資源戰(zhàn)略研究報告》，到2020年我國石油需求將達(dá)4.3×108～4.5×108t[2]，對外依存度將進(jìn)一步提高。石油供應(yīng)安全被提高到非常重要的高度，已經(jīng)成為國家三大經(jīng)濟(jì)安全問題之一。

目前我國海洋能源開發(fā)特別是油氣開發(fā)主要集中在陸上和近海，因此在加大近海能源開發(fā)力度、開發(fā)范圍的同時，挺進(jìn)深水、自主實(shí)施深水油氣資源開發(fā)、探索海洋能等海洋可再生資源開發(fā)技術(shù)是當(dāng)前面臨的主要任務(wù)。切實(shí)把握國際海洋能源科技迅速發(fā)展的態(tài)勢和建設(shè)海洋強(qiáng)國、建設(shè)海上絲綢之路等戰(zhàn)略機(jī)遇，大力發(fā)展海洋能源開發(fā)利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海洋能源早日開發(fā)利用，有效緩解我國能源的供需矛盾，實(shí)現(xiàn)能源與環(huán)境的和諧發(fā)展已經(jīng)成為保障國家能源安全的重要戰(zhàn)略。

（二）近海油氣田的高效開發(fā)是充分利用海洋石油資源的戰(zhàn)略舉措

根據(jù)新一輪全國油氣資源評價的結(jié)果，我國近海石油地質(zhì)資源量為1.074×1010t，天然氣地質(zhì)資源量為8.1×1012m3[3]。經(jīng)過近50年的勘探開發(fā)，我國近海石油已經(jīng)具備了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)、技術(shù)保障和管理體系，已經(jīng)具備300 m水深的海洋油氣田勘探開發(fā)技術(shù)能力，初步建成以海洋石油981半潛式鉆井平臺為核心的深水重大工程裝備。十一五、十二五期間我國石油的增量主要來自于海上。截至2013年年底，已投入開發(fā)的海上油氣田為90個（油田82個，氣田8個），累積產(chǎn)油5.3×108t，累積產(chǎn)氣1.365 8×1011m3，2010年建成“海上大慶”。自2010年開始，國內(nèi)近海油氣當(dāng)量一直穩(wěn)定在5×107t以上。當(dāng)前我國近海油氣田主要產(chǎn)量來自渤海，渤海油田現(xiàn)有在生產(chǎn)油氣田42個，于2010年成功生產(chǎn)3×107t，成為國家重要的能源基地，并為建設(shè)“海上大慶”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2014年4月我國南海第一個深水氣田荔灣3–1（水深1 480 m）成功投產(chǎn)[4,5]。

（三）深水是我國海洋能源開發(fā)利用的重點(diǎn)領(lǐng)域和維護(hù)國家海洋權(quán)益的前沿

我國是海洋大國，傳統(tǒng)海域轄區(qū)總面積近3×106km2[2,6]。以300 m水深為界，淺水區(qū)面積約1.46×106km2、深水區(qū)面積約1.54×106km2[1]。其中，南海、東海、黃海與周邊國家爭議區(qū)面積達(dá)1.87×106km2，態(tài)勢不容樂觀。南海我國傳統(tǒng)疆界內(nèi)石油地質(zhì)儲量為1.643 9×1010t、天然氣地質(zhì)資源量為1.402 9×1013m3[1]，油當(dāng)量資源量約占我國總資源量的23 %，油氣資源潛力巨大；其中300 m以下深水區(qū)盆地面積為5.818×105km2，石油地質(zhì)儲量為8.304×109t、天然氣地質(zhì)資源量為7.493×1012m3[2,6]。目前我國在南海的油氣勘探主要集中在北部4個盆地，面積約3.64×105km2[2,6]。周邊國家在南海大規(guī)模油氣勘探始于20世紀(jì)50年代中期，特別是70年代以來，越南、印度尼西亞、馬來西亞、文萊、菲律賓等國家采用產(chǎn)量分成合同模式吸引外國石油公司投資，勘探開發(fā)活動遍及整個南沙海域陸架區(qū)，并延伸至我國傳統(tǒng)疆界線以內(nèi)。周邊國家越南、馬來西亞、菲律賓等競爭態(tài)勢嚴(yán)峻。同時南海的戰(zhàn)略位置十分重要，既是太平洋和印度洋海運(yùn)的要沖，又是優(yōu)良的漁場，并蘊(yùn)藏著豐富的

油氣資源，在我國交通、國防和資源開發(fā)上都具有十分重要的地位。

遵照中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會作出的“海洋大開發(fā)”的重大決策，我國必須拓展經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略空間，“大力發(fā)展深海技術(shù)，努力提高深海資源勘探和開發(fā)技術(shù)的能力，維護(hù)我國在國際海底的權(quán)益” 。

（四）開發(fā)利用海洋能這一可再生資源是實(shí)現(xiàn)海洋綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的有效途徑

我國是海洋資源大國，大陸海岸線長1.8×104km，整個海域面積達(dá)3×106km2，面積500 m2以上的海島6 900多個。根據(jù)國家海洋局“908”專項(xiàng)的研究成果，我國近岸海洋能資源量約為6.97×108kW，技術(shù)可開發(fā)量為7.621×107kW[2]。

加大高效的海洋波浪能、洋流能、溫差能等綜合利用技術(shù)的研發(fā)力度，有效提高獲能效率，有望在深遠(yuǎn)海油氣開發(fā)項(xiàng)目和深水孤立海島開發(fā)中實(shí)現(xiàn)綠色能源的自主供給。

二、世界海洋能源開發(fā)技術(shù)的現(xiàn)狀

（一）海洋石油是世界油氣儲量增長的重要領(lǐng)域

世界海洋石油蘊(yùn)藏量約1×1011t，其中探明約3.8×1010t。當(dāng)前全世界100多個國家進(jìn)行了海上油氣勘探開發(fā)，其中約50個國家進(jìn)行了深水油氣的勘探，已在19個盆地獲得33個億噸級油氣發(fā)現(xiàn)，其中約70 % 分布在墨西哥灣北部、巴西東南部和西非三大深水區(qū)近10個沉積盆地，也稱為世界深水油氣勘探開發(fā)的金三角，當(dāng)前世界石油產(chǎn)量的34 % 來自海洋[2]。

據(jù)國際能源數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，截至2012年，深水區(qū)共發(fā)現(xiàn)油氣田1 178個，其中深水油田682個，深水石油儲量主要分布于墨西哥灣、西非海域、巴西海域；深水氣田496個，分布更為廣泛，但天然氣儲量主要集中于東非海域、地中海、北海、澳大利亞西北大陸架、東南亞等地區(qū)。從國外歷年可采儲量統(tǒng)計(jì)來看，近年來深水可采儲量占比呈快速增長態(tài)勢，其中2011年、2012年分別占總量的56 %和88 %（見圖1）。2011年，國外10大油氣發(fā)現(xiàn)中，有6個位于深水區(qū)，儲量占74 %[2]；2012年，國外10大油氣發(fā)現(xiàn)全部來自深水區(qū)?？梢姡钏畢^(qū)已成為儲量增長的重要接替區(qū)。目前，墨西哥灣、巴西深水區(qū)產(chǎn)量超過淺水海域，深水海域正在成為海洋石油主要的增長點(diǎn)和世界石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。

圖1 1996—2012年國外歷年可采儲量

（二）海洋工程技術(shù)和重大裝備成為海洋能源開發(fā)的必備手段

20世紀(jì)80年代以來，隨著海洋油氣田開發(fā)規(guī)模的增大和水深的不斷增加，海洋鉆完井、海上平臺、水下生產(chǎn)技術(shù)、流動安全保障與海底管道等海洋工程新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、各類海洋工程重大裝備的研發(fā)和建造速度不斷加快，人類開發(fā)海洋能源的進(jìn)程不斷加快，高技術(shù)、高風(fēng)險、高投入成為海洋能源開發(fā)的主要特點(diǎn)。與此同時，圍繞北海油氣田的

開發(fā)，法國、挪威、英國等啟動了海神計(jì)劃、圍繞墨西哥灣深水油氣的開發(fā)，美國啟動了海王星計(jì)劃、圍繞巴西深水油氣田的開發(fā)，巴西石油公司等啟動了PROCAP1000、PROCAP2000、PROCAP3000系列研究計(jì)劃。借助于以上深水工程技術(shù)及裝備的系列研究計(jì)劃的實(shí)施，美國、挪威、英國、巴西、新加坡等初步形成了海洋油氣勘探開發(fā)和施工裝備技術(shù)體系及產(chǎn)業(yè)化基地，與此同時海洋油氣田的開發(fā)模式由淺水單一固定平臺、向水下生產(chǎn)設(shè)施+浮式生產(chǎn)設(shè)施等開發(fā)模式轉(zhuǎn)變。采用水下生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的海上氣田最遠(yuǎn)的多相混輸回接距離約為143 km、海上油田最遠(yuǎn)的多相混輸回接距離約為67 km[7]。

目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)建成3 000 m水深深水工程作業(yè)船隊(duì)[2]：主要包括深水多纜地震勘探船、深水勘察船、深水鉆井平臺、深水起重鋪管船、深水輔助工作船等深水油氣資源勘探開發(fā)工程裝備體系。截至2014年，全世界約有34艘深水多纜地震勘探船（最多為16纜），696座海上鉆井平臺（平均利用率74.8 %，見表1），290座深水半潛式鉆井裝置，同時單吊起重能力超過4×103t的工程作業(yè)船約有5艘[2]。世界范圍內(nèi)鉆井平臺的分布見圖2。

表1 全球海洋鉆井平臺的近況[2]

深水油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)發(fā)展迅速：海洋工程技術(shù)和裝備飛速發(fā)展，浮式生產(chǎn)儲油裝置（FPSO）、張力腿平臺（TLP）、深水多功能半潛式平臺（Semi-FPS）、深吃水立柱式平臺（SPAR）等各種類型的深水浮式平臺和水下生產(chǎn)設(shè)施已經(jīng)成為深水油氣田開發(fā)的主要裝備。目前已建成水深大于305 m的各類深水平臺163座、其中固定平臺2座、順應(yīng)塔式平臺4座、深吃水立柱式平臺18座，示意圖見圖3、浮式生產(chǎn)儲油裝置90座、深水多功能半潛式平臺27座、張力腿平臺22座、水下井口6 400套。深水油氣田開發(fā)水深記錄為2 943 m、鉆探最深記錄為3 095 m[2]。各國石油公司已把目光投向3 000 m以深的海域（見圖4）[7,8]。

當(dāng)前制約深水油氣勘探開發(fā)的核心技術(shù)包括：深水大型油氣田勘探技術(shù)，深水高溫高壓鉆完井技術(shù)，深水浮式平臺設(shè)計(jì)、建造及安裝技術(shù)，深水水下遠(yuǎn)距離控制和供電技術(shù)，深水油氣水多相油氣處理與遠(yuǎn)距離集輸過程流動安全保障技術(shù)，深水海底管線和立管等關(guān)鍵技術(shù)。

圖2 世界范圍內(nèi)鉆井平臺分布圖

（三）海洋能的開發(fā)利用進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段

海洋能主要包括潮汐能、波浪能、潮流能、溫差能、鹽差能等，其最常見的利用方式就是發(fā)電。迄今為止，約有25個國家研制出數(shù)以百計(jì)的海洋能發(fā)電裝置，目前主要參與研究的國家、裝置種類和數(shù)量見圖5。其中最早得到開發(fā)利用的為潮汐能，目前潮汐能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的應(yīng)用，法國、加拿大、中國等都有潮汐能發(fā)電的成功案例，世界上最大的潮汐電站為韓國的始華湖潮汐電站，裝機(jī)容量為254 MW；潮流能和波浪開發(fā)利用基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究基本完成，目前進(jìn)入技術(shù)示范階段，并啟動了商業(yè)化的應(yīng)用探索；美國、日本在溫差能研究方面處于技術(shù)領(lǐng)先的地位，正在探索工業(yè)化應(yīng)用示范，而鹽差能起步較晚，僅荷蘭和挪威進(jìn)行了早期的技術(shù)示范。如何實(shí)現(xiàn)高的獲能效率是海洋能得以開發(fā)的關(guān)鍵。

圖3 深吃水立柱式平臺示意圖

圖4 深水油氣田開發(fā)水深記錄[7,8]

圖5 參與海洋能研究的國家和裝置數(shù)量

三、我國海上能源勘探開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀

（一）我國海洋石油工業(yè)的發(fā)展歷程

我國海洋石油工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代的鶯歌海，1982年中國海洋石油總公司正式成立，標(biāo)志著我國海洋石油工業(yè)跨上新臺階。

三十多年來，我國海洋石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)了從無到有、從合作經(jīng)營到自主開發(fā)、從上游到下游，從淺水到深水、從國內(nèi)走向世界、從單一油氣資源的開發(fā)到綜合型能源開發(fā)利用的不斷發(fā)展。1983年，我國第一個對外合作油田埕北油田建成投產(chǎn)，僅僅6年后，我國第一個自主開發(fā)的海上油氣田錦州20–2建成投產(chǎn)，我國海洋石油實(shí)現(xiàn)了從對外合作到自主經(jīng)營的轉(zhuǎn)變，之后渤海綏中36–1、渤中油田群、蓬萊19–3、南海流花11–1等海上油氣田相繼投產(chǎn)，我國海洋石油用30年的時間實(shí)現(xiàn)了國外石油公司50年的跨越發(fā)展，年產(chǎn)量也從1982年成立之初的9×104t迅速增加到2010年的5.185×107t[3,4]，這一年我國建成“海上大慶”。當(dāng)前我國海上油氣田的開發(fā)區(qū)域主要包括渤海、東海、南海，以及海外墨西哥灣、西非、巴西等深水區(qū)塊。我國海洋石油工業(yè)的發(fā)展歷程見圖6。在海洋石油工業(yè)34年的發(fā)展歷程中，科技創(chuàng)新是助力我國海洋石油工業(yè)高速發(fā)展的源動力，目前我國已具備了300 m水深的海上油氣田自主勘探開發(fā)工程建造、運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)能力，并帶動形成了配套的產(chǎn)業(yè)化基地，初步建立上下游一體化、10大技術(shù)系列，主要包括以下內(nèi)容。

圖6 我國海洋石油工業(yè)的發(fā)展歷程

（二） 近海油氣勘探開發(fā)技術(shù)體系不斷的完善

1.我國近海油氣資源開發(fā)的現(xiàn)狀

我國近海油氣資源豐富，截至2013年年底，我國近海累計(jì)發(fā)現(xiàn)三級石油地質(zhì)儲量為7.14×109m3，三級天然氣地質(zhì)儲量為1.753 4×1012m3，運(yùn)營在生產(chǎn)的油氣田為90個，形成年產(chǎn)5×107t油氣當(dāng)量的產(chǎn)能規(guī)模，按照運(yùn)營計(jì)劃，到2020年我國近海將形成7×107t油當(dāng)量的產(chǎn)能規(guī)模[3]?；谝寻l(fā)現(xiàn)油氣資源的分布情況，建成四大海上油氣生產(chǎn)基地：渤海油氣開發(fā)區(qū)、南海西部油氣開發(fā)區(qū)、南海東部油氣開發(fā)區(qū)、東海油氣開發(fā)區(qū)。渤海油氣開發(fā)區(qū)主要以渤海盆地勘探開發(fā)為主，目前已建成3×107t油氣當(dāng)量年產(chǎn)規(guī)模；南海西部油氣開發(fā)區(qū)主要以北部灣盆地、鶯歌海盆地、瓊東南盆地以及珠江口盆地西部的勘探開發(fā)為主，目前已建成1×107t油氣當(dāng)量年產(chǎn)規(guī)模；南海東部油氣開發(fā)區(qū)主要以珠江口盆地東部的勘探開發(fā)為主，目前已建成1 ×107t油氣當(dāng)量年產(chǎn)規(guī)模；東海油氣開發(fā)區(qū)主要以東海盆地的勘探開發(fā)為主，目前建成1×106t油氣當(dāng)量年產(chǎn)規(guī)模[2,3]，隨著新的勘探發(fā)現(xiàn)，未來增長潛力很大。

2.我國近海油氣年產(chǎn)規(guī)?？焖僭鲩L

我國近海油氣田開發(fā)經(jīng)歷了兩個主要的階段：一是1996年之前，這一階段海上油田開發(fā)處于起

步階段，以開發(fā)海相砂巖油藏為主，1995年年產(chǎn)油氣當(dāng)量首次突破1×107t大關(guān)，1996年油氣當(dāng)量接近2×107t，其中僅南海海相砂巖油田產(chǎn)量就超過1×107t，并自此一直穩(wěn)定在1×107t以上；二是1996年之后，這一階段渤海的陸相砂巖油田開發(fā)迅猛增長，特別是稠油油藏。2004年國內(nèi)近海油氣當(dāng)量突破3×107t，2008年突破4×107t，2010年油氣當(dāng)量突破5×107t。陸相砂巖油田產(chǎn)量于2005年達(dá)千萬噸以上，之后快速增長，2010年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)3×107t[2]。目前，我國海洋石油形成了渤海海域以油為主，南海北部、東海海域油氣并舉的海上油氣田開發(fā)格局，圖7給出近海油氣產(chǎn)量分布。同時海外合作區(qū)塊也進(jìn)入開發(fā)階段。

3.海洋石油成為我國石油工業(yè)主要的增長點(diǎn)

陸地油田經(jīng)過長期的勘探開發(fā)，大部分已進(jìn)入勘探開發(fā)的后期，受勘探資源枯竭以及油田開發(fā)規(guī)律的影響，陸地油田產(chǎn)量增長難度較大，不僅如此，大慶油田、勝利油田等陸地典型老油田的產(chǎn)量已進(jìn)入遞減階段。圖8給出了1971年到2013年全國石油產(chǎn)量構(gòu)成柱狀圖，全國石油產(chǎn)量整體上呈穩(wěn)步增長的趨勢，但中國石油天然氣股份有限公司、中國石油化工集團(tuán)公司等以陸地油田為主的公司年產(chǎn)油增長緩慢，自1990年以來，全國石油增長總量的60 %[2]來自中國海洋石油總公司。我國近海油氣資源豐富，勘探開發(fā)的程度遠(yuǎn)低于陸地，尚處于蓬勃發(fā)展期，近海油氣田將是我國油氣產(chǎn)量主要的增長點(diǎn)。

當(dāng)前中國海洋石油總公司年產(chǎn)油氣當(dāng)量規(guī)模在5×107t，根據(jù)中國海洋石油總公司的發(fā)展規(guī)劃，到2030年國內(nèi)海上將建成1×108t油氣當(dāng)量年產(chǎn)規(guī)模[2]，未來17年將增加一倍的產(chǎn)能，屆時近海油氣產(chǎn)量在我國石油產(chǎn)量構(gòu)成中的比重將更加突出，近海油氣對我國國民經(jīng)濟(jì)的支撐作用將更加凸顯。

圖7 我國近海歷年產(chǎn)油量分布圖

圖8 全國石油產(chǎn)量構(gòu)成柱狀圖

4.近海油氣田高效開發(fā)技術(shù)體系基本建立

海上油氣田開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，需要勘探、開發(fā)、工程、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科協(xié)同合作。經(jīng)過長時間的摸索，我國已構(gòu)建了一套完善的近海油氣田高效開發(fā)技術(shù)體系（見圖9）與科技發(fā)展戰(zhàn)略。首先，秉承一體化的開發(fā)理念，包括勘探開發(fā)一體化、油藏工程一體化和開發(fā)生產(chǎn)一體化三個方面，將各學(xué)科緊密地聯(lián)系起來，使各專業(yè)工作更有針對性、目的性，通過協(xié)同合作，提高工作效率，壓縮開發(fā)成本；其次，構(gòu)建完善的開發(fā)技術(shù)體系，形成整體加密及綜合調(diào)整技術(shù)、稠油熱采技術(shù)、聚合物驅(qū)技術(shù)三大海上油氣田開發(fā)及提高采收率技術(shù)體系，為近海不同類型油氣藏高效開發(fā)提供技術(shù)支撐；最后，建立完備的保障體系，包括安全保障和環(huán)保保障，確保近海油氣田在實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)的同時，不存在人身安全隱患和環(huán)境污染問題，創(chuàng)建和諧的社會人文環(huán)境，為海上油氣田的高效開發(fā)保駕護(hù)航。

圖9 近海油氣田高效開發(fā)體系框圖

（三）深水工程重大裝備和深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)

我國南海蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，其中南海60 %以上海域水深在300 m以上。我國海洋石油工作者從20世紀(jì)80年代末開始跟蹤國外深水油氣勘探的開發(fā)進(jìn)展，1996年通過對外合作實(shí)現(xiàn)了我國第一個水深超過300 m的油田流花11–1的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)我國深水油氣田開發(fā)零的突破；2006年流花11–1油田由合作開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鹘?jīng)營，同時我國已經(jīng)具備自主進(jìn)行1 500 m深水油氣田開發(fā)方案前期研究的能力[2,7,8]。標(biāo)志性階段成果如下。

1996年，中國海洋石油總公司與阿莫科東方石油公司合作、應(yīng)用水下生產(chǎn)系統(tǒng)、一座半潛式生產(chǎn)平臺、1艘浮式生產(chǎn)儲卸油輪浮式生產(chǎn)儲油裝置開發(fā)水深310 m的流花11–1油田，這是我國海域第一次應(yīng)用了水下生產(chǎn)技術(shù)，并采用了電潛泵完井的水下臥式采油樹、水下濕式電接頭、水下電潛泵等當(dāng)時7項(xiàng)世界第一的創(chuàng)新技術(shù)；目前流花11–1油田還是南海東部最大的深水油田。

1997年，中國海洋石油總公司與挪威石油公司合作僅用一艘浮式生產(chǎn)儲卸油輪浮式生產(chǎn)儲油裝置和水下生產(chǎn)系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了水深333 m的陸豐22–1這一深水邊際油田的開發(fā)[2,7]，并在全世界第一次使用了海底增壓泵，成為世界深水邊際油田開發(fā)的范例。

1998年、2000年，實(shí)現(xiàn)了惠州32–5、惠州26–1N水下油氣田的開發(fā)。

2005年我國與越南、菲律賓簽署了聯(lián)合海洋地震工作的協(xié)議；2006年荔灣3–1氣田勘探取得重大的成果，鉆遇水深1 480 m的荔灣3–1–1井[2]。

自主經(jīng)營和自主設(shè)計(jì)、自主建造。2006年，流花11–1油田由合作開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鹘?jīng)營，同年，我國僅有1年的時間，自主修復(fù)了因珍珠號臺風(fēng)損害的流花11–1氣田輸油軟管和錨鏈，比國外技術(shù)提前1年復(fù)產(chǎn)。

2006年國內(nèi)首次自主完成了樂東22–1淺層水下生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)方案的基本設(shè)計(jì)；2012年，我國自主設(shè)計(jì)的第一個采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)的氣田崖城13–4氣田建成投產(chǎn)，并首次實(shí)現(xiàn)管道終端連接器和管匯的國產(chǎn)化；2012年，我國主導(dǎo)設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)距離回接的油田流花4–1順利投產(chǎn)；2013年，我國自主設(shè)計(jì)的流花19–5、番禺35–1/35–2建成投產(chǎn)，使用了

國產(chǎn)管匯；2014年，我國第一個水深超過1 400 m的深水油氣田荔灣3–1建成投產(chǎn)[2]；2015年，我國第一個自營深水氣田陵水17–2前期研究啟動，首次完全自主進(jìn)行深水氣田的前期研究，成為我國深水工程設(shè)計(jì)的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

初步建成深水工程重大裝備作業(yè)船隊(duì)和1 500 m水深油氣田開發(fā)核心技術(shù)體系。2011年，我國初步形成以海洋石油981為代表的、具備3 000 m水深作業(yè)能力[2,7]、五型多類深水工程重大專業(yè)裝備，包括海洋石油720深水地球物理勘探船、海洋石油981深水半潛式鉆井平臺、海洋石油708深水勘察船、海洋石油201深水起重鋪管船、深水三用工作船等；海洋石油201深水起重鋪管船完成了我國第一個深水氣田荔灣3–1氣田深水藥劑管道的鋪設(shè)；海洋石油981深水半潛式鉆井平臺（見圖10）完成水深2 480 m的深水氣田鉆井作業(yè)并進(jìn)行首次深水測試作業(yè)[2,7]。海洋石油708深水勘察船完成了深水水下采油樹的自主安裝，深水陸坡工程地質(zhì)、物探調(diào)查作業(yè)。

通過國家科技重大專項(xiàng)、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）等持續(xù)支持，我國初步突破深水勘探、深水鉆完井、深水平臺、水下生產(chǎn)設(shè)備、流動安全保障技術(shù)、深水立管和海管等核心技術(shù)，具備1 500 m水深深水油氣田相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理技術(shù)體系。

2006年，荔灣3–1–1井的鉆探成果拉開了我國南海深水油氣勘探的序幕。2014年4月，通過位于水深約1 480 m的深水水下回接系統(tǒng)、兩條79 km海底油氣水多相混輸管道回接到位于水深約200 m處的荔灣3–1中心平臺進(jìn)行開發(fā)的荔灣3–1氣田順利投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了我國海上油氣田開發(fā)水深從333 m到1 480 m的跨越，同時在荔灣3–1深水氣田海上施工作業(yè)中我國自主研制重大裝備和深水工程技術(shù)得到了示范驗(yàn)證和提升。

圖10 荔灣3-1氣田開發(fā)示意圖

（四）海洋能開發(fā)利用逐步啟動

我國開發(fā)利用的海洋能主要是潮汐能，目前是世界上建造潮汐電站最多的國家之一，近海潮汐能資源技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量大于500 kW的壩址共有171個，以浙江和福建沿海數(shù)量最多，浙江省可開發(fā)的潮汐能資源裝機(jī)容量為5.699×107kW，福建省的潮汐能年平均功率密度最大，平均值為3 276 kW·km–2，同時我國啟動了潮流能、波浪能機(jī)理研究和現(xiàn)場示范，并啟動溫差能的室內(nèi)研究和探索。

四、我國海洋能源勘探開發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)

以海洋石油為主的我國海洋能源工程技術(shù)和裝備雖然取得了長足的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平還有很大的差距，還無法滿足我國海上能源開發(fā)的實(shí)際需求?！氨北吓_”、內(nèi)波、海底砂脊、砂坡等惡劣

的自然環(huán)境、高粘、高凝、高含CO2等復(fù)雜的油氣藏特性，使我國海洋能源的開發(fā)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）近海低品位油氣儲量大，亟待技術(shù)攻關(guān)

我國近海納入規(guī)劃稠油地質(zhì)儲量為2.58×109t，占總地質(zhì)儲量的57 %，近海稠油油田采出程度低（12 %），采收率低（24 %）。地下原油粘度在350 mPa·s以下的常規(guī)稠油三級地質(zhì)儲量為1.58×109t，水驅(qū)采收率僅為22.2 %，若按照一般普通油藏水驅(qū)采收率40 %以上的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，該類油藏采收率還可以提高17.8 %，即還可增產(chǎn)2.8×108t，相當(dāng)于2013年全國的石油產(chǎn)量，潛力是十分巨大的；粘度在350 mPa·s以上的非常規(guī)稠油三級地質(zhì)儲量為7.4×108t，目前動用程度僅為13 %，僅形成了年產(chǎn)能5×105t的規(guī)模。非常規(guī)稠油資源中，粘度在1 000 mPa·s以下的占39 %，粘度在1 000～10 000 mPa·s的占30 %，粘度在10 000 mPa·s以上的占31 %，表2給出了我國稠油儲量分布表。不同于陸地稠油油田的開發(fā)，海上油田開發(fā)由于平臺面積受限，面臨許多陸上油田不存在的問題，許多陸上稠油油田現(xiàn)有開發(fā)技術(shù)難以在海上油田得到應(yīng)用。因此稠油油田開發(fā)面臨采出程度低，采收率低等難題。

表2 我國稠油儲量分布表

（二）缺少近致密氣開發(fā)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)

東海天然氣資源豐富，總地質(zhì)資源量為7.4× 1012m3，以常規(guī)低滲和近致密氣為主，特別是西湖凹陷常規(guī)氣和近致密氣分別占1/3和2/3。近致密氣藏由于儲層滲透性差，采用常規(guī)的氣田開發(fā)方法，單井產(chǎn)能低，難以經(jīng)濟(jì)有效開采。當(dāng)前近海常規(guī)低滲和近致密氣的開發(fā)存在三個難題：一是中國海洋石油總公司目前開發(fā)的近海氣田主要是中高孔滲，缺乏海上低孔滲油氣田高效開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)；二是海上低孔滲油氣田鉆完井成本居高不下；三是海上低滲油氣儲層改造相關(guān)配套的研究和技術(shù)欠缺。

（三）深水工程裝備作業(yè)和工程開發(fā)技術(shù)的差距

我國已投產(chǎn)的深水油氣田開發(fā)水深記錄為1 480 m，世界記錄為2 943 m。2011年我國初步五類多型深水工程重大裝備初步具備深水作業(yè)的能力，但深水重大裝備的概念設(shè)計(jì)、配套作業(yè)裝備幾乎全部依賴進(jìn)口。

（四）復(fù)雜的環(huán)境條件

我國海域具有“北冰南臺”的環(huán)境特點(diǎn)，同時有陸坡區(qū)滑塌、淺層氣、陡坎、濁流沉積等工程地質(zhì)風(fēng)險、內(nèi)波、海底砂脊砂坡等災(zāi)害環(huán)境。我國南海百年一遇臺風(fēng)波高為12.9 m，與墨西哥灣相等，是西非海域的3倍，而我國百年一遇臺風(fēng)表面流速和風(fēng)速接近墨西哥灣的2倍、西非的4倍。

（五）高粘、高凝、高CO2復(fù)雜油氣藏的特性

我國海上油氣藏特性復(fù)雜，主要表現(xiàn)為：超深水3 000 m、埋深大于5 000 m；含CO2高（平均在3 %～46 %），最高含量為85 %；高凝點(diǎn)：平均為32 ℃、最 高為45 ℃；高溫高壓：海外深水權(quán)益區(qū)和鶯瓊盆地高溫高壓分別為180 ℃、124 MPa。

（六）海洋能開發(fā)利用迫切需要高效獲能技術(shù)

因環(huán)境問題，我國新建的潮汐能發(fā)電站項(xiàng)目不多，潮流能和波浪能尚處于示范階段，其裝置的可靠性、穩(wěn)定性、安全性還待完善，同時獲能效率低。技術(shù)和成本制約導(dǎo)致我國海洋能資源開發(fā)利用率低，產(chǎn)品化和商業(yè)化的程度不高，與國外有關(guān)國家相比，存在較大的差距。

五、我國海洋石油工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

（一）戰(zhàn)略定位與目標(biāo)

1.戰(zhàn)略定位

以國家海洋大開發(fā)戰(zhàn)略為引領(lǐng)，以國家能源需求為目標(biāo)，大力發(fā)展海洋能源工程核心技術(shù)和重大裝備，加大近海油氣田區(qū)域開發(fā)，穩(wěn)步推進(jìn)中深水勘探開發(fā)進(jìn)程，探索天然氣水合物、海洋能等新能源的開發(fā)利用，保障國家的能源安全和海洋權(quán)益，

為走向世界深水大洋做好技術(shù)儲備。

2.戰(zhàn)略目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)由300 m到3 000 m、由南海北部向南海中南部、由國內(nèi)向國外的實(shí)質(zhì)跨越，2020年部分深水工程技術(shù)和裝備躋身世界先進(jìn)行列，2030年部分深水工程技術(shù)和裝備達(dá)到世界領(lǐng)先水平，建設(shè)渤海綜合型能源供給基地、南海氣田群、油田群示范工程和綠色能源示范基地，助力“南海大慶”和“海外大慶” (各5×107t油氣當(dāng)量)。

(二)發(fā)展戰(zhàn)略

從國家層面，制定海洋能源勘探開發(fā)戰(zhàn)略，兼顧引進(jìn)、集成創(chuàng)新和自主創(chuàng)新，集國內(nèi)外的優(yōu)勢研究力量，以近養(yǎng)遠(yuǎn)，以民掩軍，建立海洋能源技術(shù)創(chuàng)新平臺、突破海洋能源開發(fā)核心技術(shù)，帶動相關(guān)海洋能源產(chǎn)業(yè)基地和產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，占領(lǐng)海洋能源勘探開發(fā)技術(shù)的制高點(diǎn)，維護(hù)我國的海洋權(quán)益，保障國家的能源安全。海洋能源工程技術(shù)發(fā)展路線圖見圖11。

圖11 海洋能源技術(shù)發(fā)展路線圖

（三）戰(zhàn)略重點(diǎn)

圍繞海洋能源開發(fā)與迫切需求，從國家層面圍繞海洋能源工程重點(diǎn)領(lǐng)域開展重大科技專項(xiàng)、重大裝備與示范工程一體化科技攻關(guān)策略，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研、用一體化科技創(chuàng)新思路和科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，帶動海洋能源工程上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。重點(diǎn)領(lǐng)域主要包括以下幾方面。

（1）近海油氣高效開發(fā)技術(shù)：重點(diǎn)開展海上油田整體加密調(diào)整技術(shù)、多枝導(dǎo)流適度出砂技術(shù)、海上油田化學(xué)驅(qū)油技術(shù)、海上稠油熱采技術(shù)研究，加快致密氣開發(fā)技術(shù)和裝備的研發(fā)力度。

（2）深水油氣勘探技術(shù)：重點(diǎn)開展深水被動大陸邊緣油氣成藏理論，深水高精度地震采集技術(shù)和裝備、處理解釋技術(shù)，深水大型隱蔽油氣藏識別技術(shù)，深水少井/無井儲層及油氣預(yù)測技術(shù)等核心技術(shù)攻關(guān)。

（3）深水油氣開發(fā)工程技術(shù)：重點(diǎn)開展深水環(huán)境荷載和風(fēng)險評估、深水鉆完井及高溫高壓工程技術(shù)、深水平臺及系泊技術(shù)、水下生產(chǎn)設(shè)施國產(chǎn)化、深水流動安全保障技術(shù)、深水海底管道和立管、深水施工安裝等技術(shù)研究。

（4）海上應(yīng)急救援技術(shù)：重點(diǎn)開展深遠(yuǎn)海應(yīng)急救援總體技術(shù)方案、井噴失控水下井口封堵技術(shù)及裝備系統(tǒng)、深遠(yuǎn)海應(yīng)急救援后勤補(bǔ)給保障技術(shù)等應(yīng)急救援技術(shù)和裝備研究。

（5）海洋能開發(fā)利用技術(shù)探索：重點(diǎn)開展海洋波浪能、潮流能的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、探索溫差能、鹽差能等的利用模式和示范。

（四）重大工程

（1）建立渤海國家級油氣能源基地。針對渤海豐富的稠油資源儲量，勘探開發(fā)相對成熟，可將其建成國家重要能源基地和中國海洋石油總公司“以近養(yǎng)遠(yuǎn)”的戰(zhàn)略基地。在2020—2030年力爭穩(wěn)產(chǎn)4×107t油氣當(dāng)量年產(chǎn)規(guī)模。

（2）建立東海國家天然氣穩(wěn)定供應(yīng)基地。東海油氣開發(fā)區(qū)天然氣資源豐富，勘探開發(fā)程度低，潛力較大，且氣田開發(fā)不同于油田開發(fā)，需要構(gòu)建產(chǎn)銷一體的供氣管網(wǎng)以及穩(wěn)定的下游銷售，因此東海油氣區(qū)的開發(fā)戰(zhàn)略應(yīng)著眼整體布局、上下游雙向調(diào)節(jié)，同時還要緊密結(jié)合國家戰(zhàn)略需求可將其建成國家天然氣穩(wěn)定供應(yīng)基地。

（3）建立南海北部深水油氣開發(fā)示范區(qū)。以荔灣3–1氣田群，陵水氣田群流花油田群為依托建成南海北部氣田群和油田群，建立深水工程技術(shù)、裝備示范基地，為南海中南部深水開發(fā)提供保障。

（4）建立深水工程作業(yè)船隊(duì)和應(yīng)急救援裝備、作業(yè)體系。以海洋石油勘探、開發(fā)、工程、應(yīng)急救援需求為主線，建立地球物理勘探、工程地質(zhì)勘察、海上鉆井和工程實(shí)施裝備體系，為深水油氣田自主開發(fā)提供基礎(chǔ)和保障。

（5）南海波浪能與溫差能聯(lián)合開發(fā)示范基地。調(diào)研我國南海溫差能和波浪能資源分布的情況和海洋環(huán)境，選擇離岸距離小于2 km、水深大于800 m的海域作為開發(fā)場址。根據(jù)實(shí)地環(huán)境的特點(diǎn)和應(yīng)用需求，進(jìn)行南海波浪能和溫差能開發(fā)技術(shù)研究和測試示范。

六、結(jié)語

以海洋油氣為例我國海洋能源開發(fā)利用取得了長足的進(jìn)步，具備了300 m水深以淺海上油氣田自主勘探的開發(fā)能力，同時自主鉆探水深記錄已達(dá)到2 447 m，合作開發(fā)油氣田水深記錄為1 480 m，同時完成了500 kW海洋潮流能和波浪能的發(fā)電技術(shù)示范項(xiàng)目。

總體而言，我國海洋能源技術(shù)與國外先進(jìn)水平相比還有很大的差距，特別是在深水油氣開發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域，深水鉆完井、深水工程技術(shù)、應(yīng)急救援技術(shù)等已經(jīng)成為制約我國深水油氣資源開發(fā)的瓶頸。因此站在國家能源安全的高度，制定中長期海洋能源科技發(fā)展戰(zhàn)略，充分利用和調(diào)動社會資源，加大國際合作力度，開展覆蓋地下、水中、水面的海洋能源勘探開發(fā)工程核心技術(shù)攻關(guān)、進(jìn)行深水鉆井平臺、深水起重鋪管船、深水浮式生產(chǎn)平臺、深水應(yīng)急救援裝備四類多型裝備研發(fā)，加快建立具有綜合競爭力的海洋能源工程創(chuàng)新技術(shù)體系，占領(lǐng)海洋能源開發(fā)技術(shù)的制高點(diǎn)，維護(hù)海洋的權(quán)益、保障國家能源的安全，任重而道遠(yuǎn)。

致謝

本專題研究工作得到中國工程院項(xiàng)目組，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，中國海洋石油總公司等各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，同時得到中海石油（中國）

有限公司勘探部、中海油研究總院等各級領(lǐng)導(dǎo)以及社會各界專家的幫助。在此一并謹(jǐn)致謝忱！

[1] 朱偉林, 米立軍. 中國海域含油氣盆地圖集[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2011. Zhu W L, Mi L J. China Offshore Basin Map Set [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2011.

[2] 周守為,曾恒一,李清平,等.海洋能源科技發(fā)展戰(zhàn)略研究報告[R].北京, 2015. Zhou S W, Zeng H Y, Li Q P. Research Report of offshore resources development strategy [R]. Beijing, 2015.

[3] 侯祥麟.中國可持續(xù)發(fā)展油氣資源戰(zhàn)略研究報告[R]. 北京: 中國工程院, 2005. Hou X L. The sustainable development of oil and gas resources strategy research report China [R]. Beijing: Chinese Academy of Engineering, 2005.

[4] 朱偉林, 張功成,鐘凱.中國南海油氣資源前景[J]. 中國工程科學(xué), 2010, 12(5): 46–50. Zhu W L, Zhang G C, Zhong K. South China Sea oil and gas resources prospect [J]. Engineering Sciences, 2010, 12(5): 46–50.

[5] 劉寶明, 夏斌, 祝有海, 等. 我國南海南部油氣遠(yuǎn)景評價——兼論“九五”期間南海新的勘查動態(tài)[C].我國專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和大陸架勘測專項(xiàng)研究文集, 北京: 海洋出版社, 2002. Liu B M, Xia B, Zhu Y H, et al. Oil and gas prospect evaluation of the southern part of south china sea—The South China Sea new exploration dynamic during “the Ninth Five Year Plan” [C]. Proc of China's Exclusive Economic Zone and Continental Shelf Survey Research, Beijing: Ocean Press, 2002.

[6] 馬文宏, 何家雄, 姚永堅(jiān),等. 南海北部邊緣盆地第三系沉積及主要烴源巖發(fā)育特征[J]. 天然氣地球科學(xué), 2008, 19(1): 41–48. Ma W H, He J X, Yao Y J, et al. The development characteristics of the South China Sea third northern marginal basin sedimentary system and hydrocarbon source rock [J]. Natural Gas Geoscience, 2008, 19(1): 41–48.

[7] 李清平,曾恒一.駛向深海[J]. 中國遠(yuǎn)洋商務(wù), 2012, 7. Li Q P, Zeng H Y. Going deepwateri [J]. China Ocean Business, 2012, 7.

[8] 李清平.深水油氣開發(fā)有多難[N].北京日報，2012–5–30. Li Q P. How have the deepwater oil and gas exploration [N]. Beijing Daily, 2012–5–30.

The Current State and Future of Offshore Energy Exploration and Development Technology

Zhou Shouwei1, Li Qingping2, Zhu Haishan2, Zhang Houhe2, Fu Qiang1, Zhang Li2
(1. China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100010, China; 2. China National Offshore Oil Research Institute, Beijing 100027, China)

This paper briefly reviews the world's current deep water petroleum exploration and development technology, primary equipment, and a overview of the development situation of huge deep water oil and gas fields all over the world. Meanwhile, this study also reviews the developmental history of Chinese offshore oil exploration and extraction from 34 years ago, which began after the establishment of China National Offshore Oil Corporation. At present, CNOOC has the ability to develop the offshore oil fields within water depth of 300 meters and produce about 50 million tons oil annually. The main deepwater engineering facilities such as HYSY981 Deepwater semi-submersible drilling platform were first built. In 2014, the first deep water gas field Liwan3-1 began production. However, there are more challenges for Chinese offshore oil development efforts such as typhoons in South China Sea, ice in Bohai Bay, high viscosity and pour point, high content of CO2complex reservoir characteristics, remote flow assurance and control, etc.. The strategic development plan for China's future offshore energy development is presented in this paper.

offshore oil and gas; offshore engineering; offshore equipment; deep sea oil and gas field development

TK7

A

2016-02-01；

2016-02-25

周守為，中國海洋石油總公司，技術(shù)總顧問，中國工程院院士，研究方向?yàn)楹Ｉ嫌吞锔咝ч_發(fā)技術(shù)、水合物、深水工程 ；E-mail: zhoushw@cnooc.com.cn

中國工程院重大咨詢項(xiàng)目“中國海洋工程與科技發(fā)展戰(zhàn)略研究（II期）”(2014-ZD-5)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn